錨桿支護作為一種主動支護形式，能及時加固圍巖，提高圍巖強度及其承載能力，支護效果好，支護成本低，有利于工作面端頭維修，便于實現(xiàn)礦井高產(chǎn)高效。隨著煤巷錨桿支護技術日趨成熟，從錨桿設計，支護材料到施工工藝、安全監(jiān)測等方面，己形成了適合我礦特點的煤巷錨桿支護成套技術，其應用范圍也從Ⅰ～Ⅲ類煤巷，逐漸發(fā)展到Ⅳ～Ⅴ類煤巷，為大面積推廣應用錨桿支護，尤其在全煤巷道中試驗錨桿支護創(chuàng)造了有利條件。
一、煤巷道圍巖變形破壞特點
在回采巷道礦壓與支護方面提出了一種新理論，即最大水平主應力理論。這一理論認為，圍巖層狀特征比較突出的回采巷道開挖后引起應力重新分布時，垂直應力向兩幫轉移，水平應力向頂?shù)装遛D移，從而引起集中應力，垂直應力的影響主要顯現(xiàn)于兩幫，導致兩幫煤體破壞；而水平應力的影響則主要顯現(xiàn)于頂、底板巖層，引起頂板離層或底板鼓起。
二、巷道圍巖應力集中效應
巷道開挖，引起應力集中，使煤層受到附加集中應力的作用，由于煤層松散破碎，抵抗水平應力的能力極低，頂煤中會產(chǎn)生大范圍的塑性區(qū)。離散元數(shù)值模擬計算結果表明，巷道開挖后巷道頂煤基本卸載，形成近似矩形的卸載松動區(qū)，頂煤破壞區(qū)達到巖石頂板，煤頂下沉量達242mm，而巷道兩幫煤體雖然出現(xiàn)了大片塑性區(qū)，深度達4m，但并未產(chǎn)生松動破壞，煤體仍保持較高的殘余強度，其位移量也較小，僅為55.3mm。厚煤層中巷道開挖后，使煤層抵抗水平應力的截面大為減少，巷道周圍煤體抵抗水平應力的能力隨之明顯降低，煤體極易沿水平層理面向巷道空間擠入，致使巷道頂板的煤體受水平應力作用而產(chǎn)生嚴重破壞。甚至導致頂板煤層冒落。
三、全煤巷道錨桿支護機理分析
目前錨桿支護有三種理論：懸吊理論、組合梁和加固成型拱理論。但對于頂板為煤層的全煤巷道而言，這些理論仍無法解釋錨桿支護對全煤巷道的作用機理。隨著我礦錨桿支護研究結果表明，錨桿支護對于提高圍巖（特別是松散圍巖）自身的最大承載能力沒有明顯效果，但當圍巖產(chǎn)生塑性破壞后，對提高圍巖的殘余強度及承載能力有顯著效果；錨桿與其錨固范圍內的煤體構成一種組合型錨固支護體，在錨桿的約束與抗剪作用下，使塑性破壞后易于松動的煤體或煤頂形成具有一定承載能力，并可適應圍巖變形的平衡拱，從而提高了煤體的整體性，防止頂煤松散冒落，錨固平衡拱內存在著關鍵承載環(huán)，對巷道頂板可起到有效的支承作用。全煤巷道的關鍵技術主要是治頂，只要維持頂煤的穩(wěn)定，就能保證巷道圍巖的基本穩(wěn)定。而全長錨固錨桿的作用就是通過對其錨固長度范圍內的煤體提供軸向和橫向約束，可有效地阻止煤塊體之間的相互錯動，防止錨固體的松散變形，保持錨固體的整體性，從而提高頂煤的承載能力和穩(wěn)定性。
四、錨桿的兩種約束效應
巷道頂板為層狀巖層或松散煤體時，需采取組合錨桿支護方式，用金屬網(wǎng)及W型鋼帶把錨桿聯(lián)結起來，從而對頂煤起到整體加固作用。此外，由于頂煤與巖層界面上容易產(chǎn)生離層現(xiàn)象，導致頂煤下沉，當錨固體不能承受頂板壓力時，甚至會造成頂板冒落。在這種條件下，最有效的方法就是采用錨索進行補強加固。錨索的錨固深度大，承載能力高，并可施加100kN以上的預緊力，因此可以有效地增加關鍵承載環(huán)的厚度，起到防止頂煤破壞冒落的作用。（見圖）
五、試驗方案
根據(jù)我礦試驗頂板巖層條件，確定采用組合錨桿支護，即全長樹脂錨固的高強度螺紋鋼錨桿＋金屬網(wǎng)＋W型鋼帶＋樹脂錨固小孔徑預應力錨索。高強錨桿以加固作用為主，使其錨固范圍內的頂煤形成“錨固平衡拱”；錨索以懸吊作用為主，把潛在冒落范圍內的頂煤懸吊在上部比較穩(wěn)定的頂板巖層上，加大“錨固平衡拱”厚度，阻止頂煤下沉及冒落。煤幫錨桿采用18mm金屬錨桿。
六、試驗結果
我礦全煤巷道組合錨桿支護試驗取得了成功，錨桿支護效果顯著，頂幫煤體的整體性和穩(wěn)定性較好，頂煤平均下沉量度為152.5mm，兩幫相對移近量平均179.5mm，巷道斷面平均收縮率僅為12.8%。而同類條件下采用礦工梯形支架支護時頂板下沉量可達450mm，是試驗巷道頂板下沉量的3倍，支架損壞也比較嚴重，冒頂事故時有發(fā)生，需要經(jīng)常翻修，浪費了大量的人力物力，并且給綜采工作面上下端頭維護帶來嚴重困難。采用組合錨桿支護全煤巷道，有效地控制了巷道圍巖的變形與破壞，一般情況下煤巷圍巖變形量不大，充分發(fā)揮了組合錨桿加固煤巖體的有效作用，保持了巷道圍巖的整體性和穩(wěn)定性，保證了巷道在整個服務期間內不進行任何維修，同時減化了綜采工作面端頭拆棚、替棚維護的工序，改善了工人的勞動作業(yè)環(huán)境，為綜采實現(xiàn)穩(wěn)產(chǎn)、高產(chǎn)創(chuàng)造了有利條件。
七、結論
（1）通過礦壓顯現(xiàn)，組合錨桿在松散巷道中才能保證經(jīng)受回采動壓影響時能始終保持錨桿不受破壞。
（2）全煤巷道組合錨桿支護技術對于頂、幫煤體支護效果好，形成錨固平衡拱，有效地保持了其完整性和穩(wěn)定性，巷道斷面平均收縮率僅為12.8%，巷道在整個服務期限內不需維修，簡化了綜采面端頭的維護工序，確保了綜采面穩(wěn)產(chǎn)高產(chǎn)及安全生產(chǎn)。
（3）、全煤巷道采用組合錨桿支護技術，不但具有顯著的技術成果，而且具有明顯的經(jīng)濟效益，通過與工字鋼梯形支護費用比較，采用組合錨桿支護成本下降了20%。
說明：巷道頂板采用樹脂錨桿、錨索、金屬網(wǎng)及“W”型鋼帶作永久支護。錨桿布6排，間距0.8m，排距0.7m，錨桿長2.3m，頂板兩邊錨桿距幫0.35m，并對頂板成750夾角，用水泥托板，標準螺母將網(wǎng)緊固在頂板上。錨索布3排，排距1.3m，間距1.6m,錨索長4m，巷中心布一排，兩邊錨索距幫0.8m，“W”型鋼帶將網(wǎng)緊固在頂板上，鋼帶長3m。
